- Seorang
ilmuwan berkebangsaan Jerman, Heinrich Rudolph Hertz (1857 – 1894) yang
membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal. Hal
ini sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya dapat menunjukkan gejala polarisasi.
- Percobaan
seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852 – 1943) yang
menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap
berkas cahaya.
- Percobaan
Stark (1874 – 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang mengungkapkan
bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat mempengaruhi berkas cahaya.
Inti teori Maxwell mengenai gelombang
elektromagnetik adalah:
a. Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan
magnet.
b. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik.
Percobaan-percobaan yang teliti membawa
kesimpulan :
- Pola
gelombang elektromagnetik sama dengan pola gelombang transversal dengan vektor
perubahan medan listrik tegak lurus pada vektor perubahan medan magnet.
- Gelombang
elektromagnetik menunjukkan gejala-gejala pemantulan, pembiasan, difraksi,
polarisasi seperti halnya pada cahaya.
- Diserap
oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator.
Gelombang
elektromagnetik lahir sebagai paduan daya imajinasi dan ketajaman akal pikiran
berlandaskan keyakinan akan keteraturan dan kerapian aturan-aturan alam.
Hasil-hasil percobaan yang mendahuluinya telah
mengungkapkan tiga aturan gejala kelistrikan , antara lain sebagai berikut.
a) Hukum Coulomb : Muatan listrik menghasilkan
medan listrik yang kuat.
b) Hukum Biot-Savart : Aliran muatan (arus) listrik
menghasilkan medan magnet disekitarnya.
c) Hukum Faraday : Perubahan medan magnet (B) dapat
menimbulkan medan listrik (E).
Didorong oleh keyakinan atas keteraturan dan
kerapian hukum-hukum alam, Maxwell berpendapat bahwa masih ada kekurangan satu
aturan kelistrikan yang masih belum terungkap secara empirik. Jika perubahan
medan magnet dapat menimbulkan perubahan medan listrik maka perubahan medan
listrik pasti dapat menimbulkan perubahan medan magnet, demikianlah keyakinan
Maxwell.
Dengan pengetahuan matematika yang dimilikinya,
secara cermat Maxwell membangun teori yang dikenal sebagai teori gelombang
elektromagnetik. Baru setelah bertahun-tahun Maxwell tiada, teorinya dapat
diuji kebenarannya melalui percobaan-percobaan. Menurut perhitungan secara
teoritik, kecepatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada
permitivitas ruang hampa ( εo) dan permeabilitas ruang hampa (µo ).
Dengan memasukkan 12 C2/N.m2 dan-εo=
8,85 . 10 7 Wb/A.m-μo =
4π.10 diperoleh nilai c = 3.108 m/s, nilai yang sama dengan kecepatan cahaya.
Oleh sebab itu Maxwell mempunyai cukup alasan untuk menganggap cahaya adalah
gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu konsep gelombang elektromagnetik ini
merupakan penyokong teori Huygens tentang cahaya sebagai gerak gelombang.
Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama
yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa
keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia
mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya
dibilang itu cuma merupakan induksi.
Heinrich Rudolf Hertz (1886-1888), pertama kali
membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio
memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan
menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan
turunan partial disebut persamaan gelombang.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh
Heinrich Rudolf Hertz. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan
memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti
antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan
pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi,
gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti
partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya),
panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel,
mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan
dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E
adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J•s — dan ν adalah
frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton =
hν.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh
Heinrich Rudolf Hertz. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan
memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti
antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan
pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi,
gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti
partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya),
panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel,
mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan
dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E
adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J•s — dan ν adalah
frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton =
hν.
Hertz menunjukkan bahwa sinyal-sinyal tersebut
bersifat gelombang elektromagnetik. Hertz menjadi orang terkenal setelah
melakukan percobaan tersebut. Untuk menghormatinya, nama Hertz dipakai untuk
satuan frekuensi.
Kemajuan teknologi berdampak pula terhadap
siaran radio. Dulu kita hanya dapat menikmati siaran radio dengan gelombang AM
(amplitude modulation). Namun, kini pendengar pun dimanjakan oleh
kemunculan gelombang radio FM (frequency modulation) yang bersuara lebih
jernih. Orang yang berjasa menemukan gelombang FM adalah Edwin Howard Armstrong
yang dikenal sebagai “Bapak penemu radio FM”.
Amstrong dilahirkan pada tanggal 18 Desember
1890 di New York City, Amerika Serikat (AS). Kepintaran dan keuletannya sudah
tampak sejak kecil. Bahkan, ketika usianya baru menginjak 14 tahun, ia telah
bercita-cita ingin menjadi seorang penemu. Ketika menginjak remaja, dia mulai
mencoba menjadi tukang servis alat-alat rumah tangga tanpa kabel (nirkabel),
dan ketika duduk di bangku SMA, dia telah mulai mengadakan uji coba dengan
membuat tiang antena di depan rumahnya untuk mempelajari teknologi nirkabel
yang kala itu sering mengalami gangguan.
Dia dengan cepat dapat memahami permasalahan
pada alat komunikasi tersebut. Ia juga dapat menemukan kelemahan sinyal pada
penerima akhir transmisi komunikasi. Padahal, tidak ada cara lain untuk
memperkuat tenaga pada pengiriman akhir.
Untuk mengembangkan pengetahuannya pada masalah
gelombang komunikasi, setelah tamat SMA, Amstrong masuk ke Universitas Columbia
jurusan teknik. Di universitas itulah ia melanjutkan penelitiannya di bidang
nirkabel. Pada tahun ketiga di Universitas Columbia, Armstrong memperkenalkan
temuannya, berupa penguat gelombang radio pertama (radio amplifier).
Radio sendiri sebenarnya sudah ditemukan terlebih dahulu oleh Lee De Forest
yang menggunakan Tabung Audion yang diberi nama tabung Lee De Forest. Namun,
gelombang yang dipancarkannya masih terlalu lemah.
Armstrong mempelajari cara kerja tabung Lee
DeForest dan kemudian mendesain ulang dengan mengambil gelombang
elektromagnetik yang datang dari sebuah transmisi radio dan dengan cepat
memberi sinyal balik melalui tabung. Hanya sesaat, kekuatan sinyal akan
meningkat sebanyak 20.000 kali per detik. Fenomena ini oleh Armstrong disebut
dengan “regenerasi radio”, yang merupakan penemuan penting dan perlu saat radio
pertama kali ada.
Dengan pengembangan ini, para teknisi radio
tidak memerlukan 20 ton generator lagi agar stasiun radio mereka mengudara.
Desain sirkuit tunggal temuan Armstrong menjadi kunci kelangsungan gelombang
transmiter yang menjadi inti operasional radio. Dan dia lulus sarjana teknik
tahun 1913. Atas temuannya tersebut, Armstrong mematenkan ciptaannya dan
memberi lisensinya pada Marconi Corporation tahun 1914.
Enam tahun kemudian, Westinghouse membeli hak
paten Armstrong atas penerima superheterodyne, dan memulai kiprahnya
menjadi stasiun radio pertama bernama KDKA di Pittsburgh. Mulailah radio
menjadi sangat populer pada saat itu, mulai dari hiburan sampai berita penting,
tidak ada yang tidak memakai jasa radio. Setelah itu, bermunculan terus gelombang
radio lainnya. RCA (The Radio Corporation of America) segera membeli seluruh
hak paten radio begitu juga radio lain ikut membelinya.
Setelah Perang Dunia I usai, Armstrong kembali
ke Universitas Columbia dan bekerja sebagai profesor di universitas tersebut.
Tahun 1923 dia menikah dengan Marion Mac Innes, sekretaris dari Presiden RCA,
David Sarnoff. Pada dekade tersebut dia terlibat dalam perang perusahaan dalam
mengendalikan hak paten radio. Hal ini berlanjut sampai awal tahun 1930, dan
Armstrong kalah di pengadilan. Meski demikian, dia terus melanjutkan penelitian
untuk memecahkan masalah statistik radio. Ia berkesimpulan, hanya ada satu
solusi agar karyanya yang telah dicuri orang bisa dihargai, yaitu merancang
sistem yang sama sekali baru.
Penelitian demi penelitian pun terus dia lakukan
untuk lebih menyempurnakan suara radio tersebut. Pada 1933 Amstrong
memperkenalkan sistem radio FM (frequency modulation), yang memberi
penerimaan jernih meskipun ada badai dan menawarkan ketepatan suara yang tinggi
yang sebelumnya belum ada. Sistem tersebut juga menyediakan sebuah gelombang
tunggal membawa dua program radio dengan sekali angkut. Pengembangan ini
disebut dengan multiplexing.
Mengenai perbedaan antara gelombang AM dan FM,
bisa dijelaskan sebagai berikut. Sinyal suara tidak dapat langsung dipancarkan
karena sinyal suara bukan gelombang elektromagnetik. Jika sinyal suara tersebut
diubah menjadi gelombang elektromagnetik sekalipun, berapa panjang antena yang
dibutuhkan. Untuk dapat mengirimkan sinyal suara dengan lebih mudah, sinyal
suara tersebut terlebih dahulu ditumpangkan pada sinyal radio dengan frekuensi
yang lebih tinggi dari sinyal suara tersebut. Metode untuk menumpangkan sinyal
suara pada sinyal radio disebut modulasi. Modulasi yang sering dipakai radio
adalah modulasi amplitudo (AM – amplitude modulation) dan modulasi
frekuensi (FM – frequency modulation).
Beda utama antara gelombang AM dengan FM adalah
cara memodulasi suaranya. Gelombang FM mempunyai range tambahan sebesar
plus 455 KHz. Jadi, jika ada frekeensi radio 88.00 FM, sebenarnya dia
menggunakan frekuensi 88.00 MHz + 455 KHz. Mengapa ada tambahan 455 KHz? Nah,
gelombang FM itu memodulasi suara secara digital. Jadi, gelombang suara audio
itu dicacah secara digital sesuai frekuensi audio (batas ambang telinga antara
6 Hz – 20 KHz). Setelah dicacah secara digital (tambahan 455 KHz tadi, sebagai
digital audio buffer), sinyal digital tsb. di-mix dengan
gelombang radio (carrier) yang berfrekuensi 88.0 MHz tadi, kemudian
dilempar ke udara terbuka. Bagaian yang penting dari sistem pemancar FM adalah
antena, saluran transmisi, dan pemancar itu sendiri.
Untuk memperkenalkan temuannya pada dunia, pada
tahun 1940 Armstrong mendapat izin untuk mendirikan stasiun radio FM pertama
yang didirikan di Alpine, New Jersey. Berkat temuannya tersebut , pada 1941,
Institut Franklin memberi penghargaan kepada Armstrong berupa medali Franklin,
yang merupakan salah satu penghargaan tertinggi komunitas ilmuwan. Kekalahannya
dalam sengketa selama bertahun-tahun dengan perusahaan yang telah memanfaatkan
hak ciptanya, tak berpengaruh terhadap pemberian medali Franklin tersebut.
Armstrong harus mengakhiri hidupnya dengan cara
tragis. Sang penemu gelombang radio FM tersebut diketemukan mati bunuh diri di
tahun 1954. Istrinya, Marion MacInnes, yang menjadi pewaris hasil temuan
Armstrong melanjutkan perjuangan suaminya bertempur di persidangan dan
memenangkan jutaan dolar. Atas kejernihan suara yang dihasilkannya di awal
’60-an, saluran FM mendominasi sistem radio, dan bahkan digunakan untuk
komunikasi antara bumi dan luar angkasa oleh Badan Antariksa Nasional Amerika,
NASA.
sekian sejarah Elektromagnetik..
sumber materi:
Referensi link untuk Mahasiswa Universitas Gunadarma:
